一种相变液冷系统及控制方法与流程

    专利2026-06-28  23


    本技术涉及数据中心,特别是涉及相变液冷系统及控制方法。


    背景技术:

    1、近年来,随着人工智能、物联网、加密货币、ar/vr、大模型等计算密集型应用的快速发展,日益增长的计算需求使数据中心逐渐向“高性能、高密度、高能耗”发展;数据中心服务器设备也随之不断向着高集成度化、小型化以及高频化的方向发展。进而服务器芯片最大功耗可至700w,单机柜密度普遍提升至20kw,甚至最高可达到200kw,因此对服务器散热技术带来了更高的要求。

    2、传统的风冷模式利用空气强制对流对服务器进行散热,由于空气热阻大,空气和服务器之间需要较大的温差实现传热,因此需要配套的制冷设备,诸如机房空调,来冷却空气,维持有效的散热温差。当单个机柜功率密度节节攀升,传统风冷模式面对高热密度场景呈现瓶颈,散热效率已经跟不上计算效率。液冷技术的出现,改善了传统的散热形式,并凭借高可靠、低能耗等优势,逐步被应用于数据中心。

    3、而现有液冷技术中,浸没液冷和冷板液冷两种液冷技术都是独立设置的液冷系统,这样的设置无法满足对服务器不同产品实现精准的散热需求,也会造成整个制冷系统成本过高,设备占地面积较大,系统控制复杂等问题。

    4、另外,液冷服务器机柜通常采用平面部署,即服务器机柜和制冷设备在同一层的机房中部署,致使数据中心需要大量的空间来放置液冷服务器机柜。而本专利提到的液冷系统可以采用立体布局方式部署,可以更大程度利用数据中心的立体空间,节省机房占地面积。


    技术实现思路

    1、基于此,有必要针对数据中心部署方式单一、空间利用率低、电子设备集成度低、能源消耗高,以及无法同时用一套制冷系统满足不同散热产品的散热需求等问题,提供一种相变液冷系统及控制方法。

    2、一种相变液冷系统,所述相变液冷系统包括:

    3、计算机柜,所述计算机柜的数量至少为两个,所述计算机柜内具有至少两个容纳箱体,所述容纳箱体内具有至少两个单元箱体,所述单元箱体内用于容纳相变冷媒,所述相变冷媒用于浸没位于所述单元箱体内的电子设备,并且吸收电子设备产生的热量,其中,至少部分所述相变冷媒由液态冷媒发生相变成为汽态冷媒;

    4、换热装置,用于接收汽态冷媒,使得汽态冷媒发生相变冷凝为液态冷媒;

    5、分配装置,所述换热装置通过所述分配装置同时与至少两个所述计算机柜中的每个所述单元箱体独立连通,所述分配装置用于单独控制每个所述单元箱体中汽态冷媒和液态冷媒的排出和供给。

    6、在其中一个实施例中,所述单元箱体内设置有流道入口、流道出口;其中,所述流道入口与所述分配装置的出口连通;所述流道出口与所述分配装置的入口连通;

    7、以及,端口连接单元,所述端口连接单元与数据交换模块、和/或网络通信、和/或电源模块连接。

    8、进一步地,所述单元箱体设置有采集单元箱体内液位信息的第一液位测量器件、以及至少2个采集单元箱体内第一压力信息的第一压力测量器件。

    9、进一步地,所述单元箱体的气相区还设置有气液分离组件。

    10、进一步地,所述分配装置包括:

    11、水平分配单元,包括集气模块和分液模块,所述集气模块和分液模块可设置为分体结构或一体结构;

    12、竖直分配单元,所述竖直分配单元的输入端与所述换热装置连通,所述竖直分配单元的输出端与所述分液模块连通,用于向所述单元箱体供给液态冷媒。

    13、在其中一个实施例中,所述集气模块的输入端与所述单元箱体连通,所述集气模块的输出端与所述换热装置连通,所述集气模块用于汇集所述单元箱体内产生的汽态冷媒,并且将气态冷媒输送至所述换热装置内通过相变冷凝为液态冷媒。

    14、进一步地,所述分液模块包括设置在输入端的第一流体连接组件和设置在输出端的第二流体连接组件,

    15、所述第一流体连接组件与竖直分液单元连通,第二流体连接组件与各单元箱体连通,用于将液冷换热模块内里冷凝的低温冷媒输送回各单元箱体。

    16、在其中一个实施例中,所述系统还包括第一驱动装置和与第一驱动装置电连接的第二压力测量器件,所述第一驱动装置流道入口与换热装置流道出口连通,所述第一驱动装置流道出口与所述竖直分配单元流道入口连通;所述第一驱动装置根据第二压力测量器件采集的压力信息,控制第一驱动装置的启停和/或转速。

    17、进一步地,所述第二压力测量器件设置于所述竖直分配单元上,和/或设置在所述竖直分配单元流道入口。

    18、在其中一个实施例中,所述计算机柜内具有后舱模块,所述后舱模块具有换热冷板,所述换热冷板与板卡导热连接,所述换热冷板内具有液态冷媒,所述液态冷媒用于与板卡进行热量交换。

    19、进一步地,所述竖直分配单元的输出端与所述换热冷板连通,用于同时向所述单元箱体和所述换热冷板供给液态冷媒。

    20、进一步地,所述换热冷板设置有冷板进口和冷板出口,所述冷板出口依次通过所述换热装置和所述竖直分配单元和所述冷板进口循环连通,用于循环流动所述换热冷板内的液态冷媒。

    21、进一步地,所述集气模块的输入端通过第三流体连接组件与所述单元箱体连通,所述集气模块的输出端通过汽体管路与所述换热装置连通。

    22、在其中一个实施例中,多个所述容纳箱体沿着所述计算机柜的第一方向布置,多个所述单元箱体沿着所述计算机柜的第二方向布置,所述容纳箱体与所述后舱模块连接,所述后舱模块与所述容纳箱体沿着所述计算机柜的第一方向相互对应布置。

    23、一种控制方法,所述方法包括:

    24、获取计算机柜内各单元箱体的状态信息、和/或电子设备的第一发热信息、和/或换热装置的换热信息;

    25、根据各单元箱体的状态信息、和/或所述发热信息、和/或所述换热信息确定各单元箱体内所需的冷媒量;

    26、根据各单元箱体内所需的冷媒量通过分配装置控制各单元箱体中液态冷媒的供给。

    27、进一步地,所述根据各单元箱体的状态信息、和/或所述第一发热信息、和/或所述换热信息确定各单元箱体内所需的冷媒量包括:

    28、各单元箱体内的第一液位测量器件采集液位信息;判断所述液位信息是否为第一阈值;

    29、如是,则根据所采集的液位信息、和/或所述第一发热信息、和/或所述换热信息确定各单元箱体内所需的冷媒量;

    30、如否,各单元箱体内的至少2个所述第一压力测量器件采集第一压力信息;

    31、根据所采集的第一压力信息、和/或所述第一发热信息、和/或所述换热信息确定各单元箱体内所需的冷媒量。

    32、进一步地,所述根据各单元箱体的状态信息、和/或所述第一发热信息、和/或所述换热信息确定各单元箱体内所需的冷媒量包括:

    33、各单元箱体内的第一液位测量器件采集液位信息,并计算出第一状态信息;

    34、各单元箱体内的至少2个第一压力测量器件采集第一压力信息,并计算出第二状态信息;

    35、按照第一算法计算第一状态信息和第二状态信息的准确度;

    36、当第一状态信息的精准度大于第二状态信息的精准度,则根据所述第一状态信息、和/或所述第一发热信息、和/或所述换热信息确定各单元箱体内所需的冷媒量;

    37、当第二状态信息的精准度大于第一状态信息的精准度,则根据所述第二状态信息、和/或所述第一发热信息、和/或所述换热信息确定各单元箱体内所需的冷媒量。

    38、在其中一个实施例中,在所述根据各单元箱体内所需的冷媒量通过分配装置控制各单元箱体中液态冷媒的供给之后,所述方法还包括:

    39、第二压力测量器件采集第二压力信息;并根据所采集的第二压力信息控制第一驱动装置的启停和/或转速。

    40、在其中一个实施例中,在所述根据各单元箱体内所需的冷媒量通过分配装置控制各单元箱体中液态冷媒的供给之后,所述方法还包括:

    41、第二压力测量器件采集第二压力信息;

    42、获取后舱模块的第二发热信息;

    43、根据所采集的第二压力信息、和/或所述第二发热信息、和/或所述第一发热信息、和/或所述换热信息控制第一驱动装置的启停和/或转速。

    44、本技术提供的所述相变液冷系统及控制方法,包括至少两个计算机柜及其连接的换热装置,其中,换热装置既可以沿第一方向与至少两个计算机柜排布设置;又可沿第二方向与至少两个计算机柜排布设置;尤其是,所述换热装置可沿着第一方向(即高度方向)分别设置至少两个处于不同高度的计算机柜;并统一接收并冷却各计算机柜所产生的汽态冷媒;进而一方面实现各计算机柜的立体方式部署,更大程度利用数据中心的立体空间,极大的缩小了数据中心机房的占地面积,提高了数据中心的电子设备容积率;另一方面通过将换热装置与计算机柜部署在不同高度上,可实现it设备层和基础设施层的隔离,提高数据中心的冷却效率和冷却效果。


    技术特征:

    1.一种相变液冷系统,其特征在于,所述相变液冷系统包括:

    2.根据权利要求1所述的相变液冷系统,其特征在于,所述单元箱体内设置有流道入口、流道出口;其中,所述流道入口与所述分配装置的出口连通;所述流道出口与所述分配装置的入口连通;

    3.根据权利要求2所述的相变液冷系统,其特征在于,所述单元箱体设置有采集单元箱体内液位信息的第一液位测量器件、以及至少2个采集单元箱体内第一压力信息的第一压力测量器件。

    4.根据权利要求1-3任一所述的相变液冷系统,其特征在于,所述单元箱体的气相区还设置有气液分离组件。

    5.根据权利要求1所述的相变液冷系统,其特征在于,所述分配装置包括:

    6.根据权利要求5所述的相变液冷系统,其特征在于,所述集气模块的输入端与所述单元箱体连通,所述集气模块的输出端与所述换热装置连通,所述集气模块用于汇集所述单元箱体内产生的汽态冷媒,并且将汽态冷媒输送至所述换热装置内通过相变冷凝为液态冷媒。

    7.根据权利要求6所述的相变液冷系统,其特征在于,所述分液模块包括设置在输入端的第一流体连接组件和设置在输出端的第二流体连接组件;

    8.根据权利要求6或7所述的相变液冷系统,其特征在于,所述系统还包括第一驱动装置和与第一驱动装置电连接的第二压力测量器件,所述第一驱动装置流道入口与换热装置流道出口连通,所述第一驱动装置流道出口与所述竖直分配单元流道入口连通;所述第一驱动装置根据第二压力测量器件采集的压力信息,控制第一驱动装置的启停和/或转速。

    9.根据权利要求8所述的相变液冷系统,其特征在于,所述第二压力测量器件设置于所述竖直分配单元上,和/或设置在所述竖直分配单元流道入口。

    10.根据权利要求5所述的相变液冷系统,其特征在于,所述计算机柜内具有后舱模块,所述后舱模块具有换热冷板,所述换热冷板与板卡导热连接,所述换热冷板内具有液态冷媒,所述液态冷媒用于与板卡进行热量交换。

    11.根据权利要求10所述的相变液冷系统,其特征在于,所述竖直分配单元的输出端与所述换热冷板连通,用于同时向所述单元箱体和所述换热冷板供给液态冷媒。

    12.根据权利要求11所述的相变液冷系统,其特征在于,所述换热冷板设置有冷板进口和冷板出口,所述冷板出口依次通过所述换热装置和所述竖直分配单元和所述冷板进口循环连通,用于循环流动所述换热冷板内的液态冷媒。

    13.根据权利要求11所述的相变液冷系统,其特征在于,所述集气模块的输入端通过第三流体连接组件与所述单元箱体连通,所述集气模块的输出端通过汽体管路与所述换热装置连通。

    14.根据权利要求10-13任一所述的相变液冷系统,其特征在于,多个所述容纳箱体沿着所述计算机柜的第一方向布置,多个所述单元箱体沿着所述计算机柜的第二方向布置,所述容纳箱体与所述后舱模块连接,所述后舱模块与所述容纳箱体沿着所述计算机柜的第一方向相互对应布置。

    15.一种控制方法,其特征在于,所述方法包括:

    16.根据权利要求15所述的控制方法,其特征在于,所述根据各单元箱体的状态信息、和/或所述第一发热信息、和/或所述换热信息确定各单元箱体内所需的冷媒量包括:

    17.根据权利要求15所述的控制方法,其特征在于,所述根据各单元箱体的状态信息、和/或所述第一发热信息、和/或所述换热信息确定各单元箱体内所需的冷媒量包括:

    18.根据权利要求16所述的控制方法,其特征在于,在所述根据各单元箱体内所需的冷媒量通过分配装置控制各单元箱体中液态冷媒的供给之后,所述方法还包括:

    19.根据权利要求16所述的控制方法,其特征在于,在所述根据各单元箱体内所需的冷媒量通过分配装置控制各单元箱体中液态冷媒的供给之后,所述方法还包括:


    技术总结
    本申请涉及一种相变液冷系统及控制方法,包括:至少2个计算机柜,所述计算机柜内具有至少两个容纳箱体,所述容纳箱体内具有至少两个单元箱体,所述单元箱体内用于容纳相变冷媒,所述相变冷媒用于浸没位于所述单元箱体内的电子设备,并且吸收电子设备产生的热量,至少部分所述相变冷媒由液态冷媒发生相变成为汽态冷媒;换热装置,用于接收汽态冷媒,使得汽态冷媒发生相变冷凝为液态冷媒;分配装置,所述分配装置用于单独控制每个所述单元箱体中汽态冷媒和液态冷媒的排出和供给。本发明实现各计算机柜的立体方式部署,更大程度利用数据中心的立体空间,极大的缩小了数据中心机房的占地面积,提高了数据中心的电子设备容积率。

    技术研发人员:张鹏,何继盛,李兰兰,常乾坤,韩磊,彭晶楠,苗绪虎
    受保护的技术使用者:曙光数据基础设施创新技术(北京)股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
    转载请注明原文地址:https://wp.8miu.com/read-98401.html

    最新回复(0)